第三章熔体与非晶态固体
知识点：
1.黏度与组成的关系
答：组成是通过改变熔体结构而影响黏度的。
①一价金属氧化物
碱金属氧化物R2O引入到硅酸盐熔体中，使熔体黏度降低。在简单碱金属硅酸盐系统
（R2O—SiO2）中，碱金属离子R+对黏度的影响与其本身的含量有关。当R2O含量较
低时(O/Si比值较低)，加入的正离子的半径越小，降低黏度的作用就越大，起次序是：
L i+＞Na+＞K+；当熔体中R2O含量较高(O/Si比值较高)时，R2O对黏度影响的次序是：
L i+＞Na+＞K+。
②二价金属氧化物
二价碱土金属氧化物对黏度的影响比较复杂，综合各种效应，R2+降低黏度的次序是：Pb2+
＞Ba2+＞Sr2+＞Cd2+＞Ca2+＞Zn2+＞Mg2+.
③高价金属氧化物
一般地，在熔体中引入SiO2、Al2O3、B2O3、ZrO2等高价氧化物时，会导致黏度升高。
2.硼反常现象：当数量不多的碱金属氧化物同B2O3一起熔融时，碱金属所提供的氧不像熔
融SiO2玻璃中作为非桥氧出现在结构中，而是使硼氧三角体转变为由桥氧组成的硼氧四面体，致使B2O3玻璃从原来两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络结构，并使玻璃的各种物理性能变好。这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性能随碱金属或碱土金属加入量的变化规律相反，所以称之为硼反常现象。
3.非晶态固体——玻璃的通性
①各项同性：无内应力存在的均质玻璃在各个方向的物理性质，如折射率、硬度、导
电性、弹性模量、热膨胀系数、导热系数等都是相同的；
②热力学介稳性：玻璃具有析晶不稳定性与析晶困难相对稳定性的统一；
③熔融态向玻璃态转化的可逆性与渐变性：熔体向玻璃体转化的过程是在较宽的温度
范围内完成得，随着温度的下降，熔体的黏度越来越大，且变化是连续的，最后形
成固相的玻璃，其间没有新相出现，因此具有渐变性；由玻璃加热变为熔体的过程
也是渐变的，因此具有可逆性。
④熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性
⑤物理、化学性质随成分变化的连续性。
4.桥氧与非桥氧
在熔体中，与两个Si相连的氧（O）称为桥氧（O b），仅与一个Si相连的氧(O)称为非
桥氧（O nb）。
5.玻璃转变温度或脆性温度Tg，对应黏度为1×1012Pa·s；玻璃软化温度Tf对应的黏
度为1×108Pa·s。玻璃转变温度Tg是区分玻璃与其它非晶态固体（如硅胶、树脂）的
重要特征。T g＜Tf
课后问答题：
3.3试述石英晶体，石英熔体，Na2O·SiO2熔体结构和性质上的区别。
答：结构差异：
硅酸盐玻璃：石英玻璃是硅酸盐玻璃的基础。石英玻璃是硅氧四面体[SiO 4]以顶角
相连而组成的三维架状结构。由于Si —O —Si 键角变动范围大，使石英玻璃中[SiO 4]四
面体排列成无规则网络结构。SiO 2是硅酸盐玻璃中的主要氧化物。
硼酸盐玻璃：B 和O 交替排列的平面六角环的B —O 集团是硼酸盐玻璃的重要基元，
这些环通过B —O —B 链连成三维网络。B 2O 3是网络形成剂。这种连环结构与石英玻璃
硅氧四面体的不规则网络不同，任何O —B 三角体的周围空间并不完全被临接的三角体
所填充，两个原子接近的可能性较小。
性能差异：
硅酸盐玻璃：试剂和气体介质化学稳定性好、硬度高、生产方法简单等优点。
硼酸盐玻璃：硼酸盐玻璃有某些优异的特性。例如：硼酐是唯一能用以制造有吸收
慢中子的氧化物玻璃；氧化硼玻璃的转化温度比硅酸盐玻璃低得多；硼对中子射线的灵
敏度高，硼酸盐玻璃作为原子反应堆的窗口对材料起屏蔽中子射线的作用。
第四章 晶体中的点缺陷和线缺陷
知识点：
1. 热缺陷（本征缺陷）的基本类型：
①费仑克尔缺陷：当某个原子由于能量涨落而获得足够大的动能时，它就可能脱离正常
点阵格点位置，调到邻近的原子间隙中去，形成一个填隙离子，并在原位置留下一个空
位，于是在晶体结构中便产生了点缺陷。特点：空位和填隙原子是成对产生的、等量的。
②肖特基缺陷：晶体内部正常格点上的原子获取额外动能，脱离格点并迁移至晶体的表
面，而使晶体内部留下空位的另一种点缺陷。特点：正离子空位和负离子空位成对产生，
晶体体积增大。
③反肖特基缺陷：与肖特基缺陷过程相反，晶体表面的正常原子脱离格点并迁移进入晶
体内部成为填隙离子的点缺陷。
2.平衡态热缺陷浓度：
3.固溶体的分类：溶质原子进入晶体后，可以占据基质晶体中正常格点的位置，生成取
代（置换）型固溶体；若杂质原子或离子进入溶剂晶格中的间隙位置，则生成的固溶体
称为填隙型固溶体。 4.当晶体中原子或离子排列的周期性在一维线状区域内遭到破坏时，晶体的缺陷将具有
线状几何特征，常称为线缺陷或位错。线缺陷又分为刃型位错，螺型位错，混合位错。
5.位错的滑移：位错沿着滑移面的移动。
刃型位错的攀移：刃型位错在垂直滑移面的方向上运动。
6.位错增殖：经剧烈变形后，金属晶体中位错密度可增加4—5个数量级的现象说明晶
体在变形过程中位错不仅能运动，而且能大量增殖。
课后问答题：
4.5试阐述机械混合物、固溶体、化合物和非化学计量化合物之间的异同点。P127
答：若晶态固相A ，B 形成的机械混合物则通常是指A ，B 相以颗粒态混合，A 和B 分
别保持原有的结构和性能A ，B 不是均匀的单相而是两相或多相。
)2exp(T k W N n c B s －==
固溶体：若晶相A，B形成固溶体，则A，B中相关的原子或离子间发生原子尺度的混合，形成具有A，B相晶体结构的均匀单晶态物质。
若晶态固相A，B形成的机械混合物则通常是指A，B相以颗粒态混合，A和B分别保持原有的结构和性能A，B不是均匀的单相而是两相或多相。
若形成化合物，则所形成的化合物在组成结构和性能上可以完全不同于A或B相，其相关原子或离子在数量上将有固定的化学计量比。
组成化合物的组分原子数间不存在整数比的固态化合物称为非化学计量化合物。化学计量化合物可以看成是变价元素高价态与低价态氧化物之间由于环境中氧分压的变化形成的固溶体，它是不等价置换型固溶体的一个特例。
第五章表面与界面
知识点：
1．无机材料相界面的润湿与黏附
根据润湿的程度不同可将润湿分为附着润湿，铺展润湿，浸渍润湿三种。
①附着润湿指液体和固体接触后，变液—气界面和固—气界面为固—液界面，其单位面积吉布斯自由焓变化为：ΔG1 ＝γSL －(γLV ＋γSV )，附着功为：W＝γLV ＋γSV －γSL，W愈大表示固液界面结合愈牢，即附着润湿愈强。
②液滴在固体表面上的铺展是由固—气，固—液和液—气三个界面张力所决定的，有
γSV=γSL+γLVcosθ；F=γLV cosθ＝γSV －γSL（式中，θ—润湿角；F—润湿张力）。润湿的先决条件是γSV>γSL或γSL很小。θ>90°，不润湿；θ<90°，润湿；θ＝0°，液体铺开，完全润湿。
③浸渍润湿指固体浸入液体中的过程。浸渍润湿比表面自由能的变化：－ΔG＝γLV cosθ＝γSV －γSL。若γSV > γSL ,则θ<90°,浸渍润湿过程将自发进行，此时ΔG<0；若γSV < γSL，则θ>90°，要将固体浸入液体之中必须做功，此时ΔG>0。
④润湿的共同点是：液体将气体从固体表面排挤开，使原有的固—气（或气—液）界面消失，取而代之的是固—液界面。铺展是润湿的最高标准，能铺展则必能附着和浸渍。2．吸附是一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面现象。表面改性：是利用固体表面的吸附特性，通过各种表面处理技术来改变固体的结构和性质，以适应个种预期的要求。
课后问答题：
5.8什么叫润湿？试分析影响润湿的条件并简述改善润湿的措施。
答：定义：固液接触后，体系（液体+固体）吉布斯自由能降低时就称为润湿。
影响润湿的条件及改善润湿的措施：
①γSV↑，一般采用表面处理，提高表面光洁度，除去吸附物。
②γSL↓，采用两相化学性质相同物质。
③γLV↓，采用表面活性剂
④表面粗糙度系数n↑或↓
5.9陶瓷原料球磨时，湿磨的效率往往高于干磨，如果再加入表面活性剂，则可进一步提高球磨效率，试分析这些现象的机理。
答：湿磨时，磨与原料之间发生润湿，液体将气体从固体表面排挤开，使原有的固—气界面消失，取而代之的是固—液界面，体系吉布斯自由焓降低，表面张力也降低，因此可以提高球磨效率；而表面活性剂是指能够降低体系的表面张力的物质，因此可以进一步提高球磨效率。
5.16试解释黏土结构水、结合水（牢固结合水、疏松结合水）、自由水的区别，分析后两种水对泥浆流动性和黏土可塑性的影响。
答：黏土结构水是以OH基形式存在于黏土晶格结构内的水；其作用范围在黏土晶格结构内部；脱水后粘土结构破坏；
牢固结合水是紧靠粘土颗粒（胶核）、束缚很紧的一层完全定向的水分子层；其作用范围在黏土胶粒外3—10水分子层；密度小，热容小介电常数小，冰点低；
疏松结合水是牢固结合水周围，自由水之内的水，与黏土颗粒形成一个整体（胶粒），在介质中一起移动；其作用范围在黏土胶粒外＜60水分子层；密度小，热容小介电常数小，冰点低；
自由水是疏松结合水以外的水。其作用范围在黏土胶粒外＞60水分子层。
在黏土含水量一定的情况下，若结合水减少，则自由水就多，此时，黏土胶粒的体积减小，移动容易，因而泥浆黏度小，流动性好；当结合水量增多时，水膜厚，利于黏土胶粒间的滑动，则可塑性好。通常，对于塑性泥料，含水量要求达到松结合水状态，而流动泥浆则要求有自由水存在。
5.17黏土的很多性能与吸附阳离子的种类有关，指出黏土吸附下列不同阳离子后的性能变化规律。H+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+
答：1，离子置换能力：从H+到Li+减弱；
2，黏土的§-电位：从H+到Li+增大；
3，黏土的结合水：从H+到Li+增大；
4，泥浆的流动性：从H+到Li+增大；
5，泥浆的稳定性：从H+到Li+增大；
6，泥浆的触变性：从H+到Li+减小；
7，泥团的可塑性：从H+到Li+减弱。
第六章相平衡与相图
知识点：
1.相：是指系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分。
在一元系统中：C=1；则F=C-P+2。自由度F=3-P，P表示相数。2表示影响因素为温度和压强两项。
在二元凝聚系统中：C=2，则F=C-P+1，自由度F=3-P,1表示只有温度对凝聚系统有影响。
第七章固体中质点的扩散
知识点：
1．稳定扩散：扩散物质的浓度分布不随时间变化的扩散过程。
不稳定扩散：扩散物质的浓度分布随时间变化的一类扩散。
2．扩散的一般推动力：根本驱动力应该是化学位梯度。
3．本征扩散：仅由本身的热缺陷作为迁移载体的扩散，包括位错扩散、空位扩散、间隙扩散；非本征扩散：非热能引起，如由杂质引起的缺陷而进行的扩散。
4．Fick第一定律（扩散方程）：在任何由浓度梯度驱动的扩散体系中，物质将沿其浓度场决定的负梯度方向进行扩散，其扩散流大小与浓度梯度成正比。适用于扩散质点浓度不随时间变化的稳定扩散。
Fick第二定律（扩散方程）：描述不稳定扩散条件下介质中各点物质浓度由于扩散而发生的变化。适用于不同性质的扩散体系；可用于求解扩散质点浓度分布随时间和距离而变化的不稳定扩散。
第八章固态化学反应
知识点：
1．影响固相化学反应的因素：p299 ★
①反应物化学组成与结构的影响：反应物化学组成与结构是影响固相反应的内因。状
态质点间的化学键性质、各种缺陷的多少都会影响反应速。利用多晶转变、热分解、脱
水反应等过程引起晶格效应来提高生产效率。
②反应物颗粒尺寸及分布的影响：颗粒愈小，反应愈剧烈，R0愈小，比表面↑，反应截
面↑，键强分布曲率变平，弱键比。
③反应温度和压力与气氛的影响：温度变化对化学反应影响较大。
P的影响：
对纯固相：P可显著改变粉料颗粒间的接触状态，如缩短颗粒间距离，增大接触面积，
高固相反应速率；对有液、气相参与的固相反应：反应不是通过固相粒子直接接触进行的，P增大影响不明显，有时相反。
气氛的影响：
气氛可直接影响晶体表面缺陷的浓度和扩散机构与速度。
④矿化剂及其它影响因素
矿化剂：在反应过程中不与反应物或反应产物起化学反应, 但可以不同的方式和程度
影响反应的某些环节。
矿化剂的作用：1，影响晶核的生成速度2，影响结晶速度及晶格结构；3、降低体系
共熔点，改善液相性质等。
课后问答题：
1．试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。
答：两个方程都只适用于稳定扩散的情况。杨德尔方程在反应初期具有很好的适应性，但杨德尔模型中假设球星颗粒截面始终不变，因而只适用反应初期转化率较低的情况。而金斯特林格方程考虑了在反应进程中反应截面面积随反应过程变化这一事实，因而金斯特林格方程适用范围更广，可以适合反应初中期。
第九章固态相变
知识点：
1，重构型相变、位移型相变、马氏体相变、有序—无序相变、无公度相变的定义和特
点（有特点的才写）。
答：重构型相变：在相变过程中物相的结构单元间发生化学键的断裂和重建，并形成一
种新的结构；位移型相变：在相变过程中不涉及母相结构中化学键的断裂和重建，而只
有原子或离子位置的微小位移，或其键角的微小转动。马氏体是在钢高温淬火过程中通
过相变而得到的一种高硬度产物，其对应的相变称为马氏体相变。特点：①是以晶格剪
切畸变为主、无成分变化、无扩散的位移型相变②在热力学和动力学上特点显著，如相
变无特定的温度点、转变动力学速率可高达声速等③具有鲜明的结晶学特点：沿母相习
性平面生长、形成与母相保持着确定的切变共格结晶学关系的新相的相变过程。随温度
升降而出现低温有序和高温无序的可逆转变过程称为有序－无序相变，它的发生常会伴
随超结构现象的出现。无公度相变是指晶态物质失去平移对称性的相变过程。
2．一级相变：自由能函数的一阶导数在相变点上是不连续的。特点：自由能函数的一
阶导数在相变点上不连续，体系的熵和体积将发生突变，意味着相变过程将伴随着相变
潜热和体积变化。二级相变：自由能函数的一阶导数在相变点上是连续的，二阶导数在
相变点上是不连续的。特点：相变时两相化学势相等，其一级偏微熵也相等，而二级偏
微熵不等。体系的熵和体积在相变过程中无跳跃变化，但二级相变将带来系统的比热容、
压缩率、热膨胀系数等性质发生突变。
3．相变热力学推动力应为过冷度（相变过程放热时，否则为过热）、过饱和浓度、过饱
和蒸汽压（相变过程与浓度和蒸汽压有关时）。P319 ★
4．均匀成核：组成一定，熔体均匀一相，在T0温度下析晶，发生在整个熔体内部，析
出物质组成与熔体一致。非均匀成核－－有外加界面参加的成核。
5．玻璃析晶：玻璃析晶指由于玻璃的内能较同组成的晶体为高，所以玻璃处于介
稳状态，在一定条件下存在着自发地析出晶体的倾向，这种出现晶体的现象叫做
玻璃析晶。玻璃分相：在高温时是均匀的玻璃态物质，冷却至一定温度范围内，有可
能分解成两种或更多种互不溶解(或部分溶解)的液相(或玻璃相)的现象。
6，结晶是指由气相或液相物质在一定条件下转变成晶体的过程。
第十章固态烧结
知识点
1．液相烧结：凡是有液相参与的烧结过程。
固相烧结；在烧结温度下，基本上无液相出现的烧结如：高纯氧化物之间的烧结。
晶粒生长是指无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下连续增
大的过程。
2．烧结：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒黏结，
经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程，称为烧结。P354
烧成：包括多种物理和化学变化，如脱水、胚体内气体分解、多相反应和熔融、溶解、
烧结等。在一定的温度范围内烧制成致密体的全过程。
3．二次再结晶是指少数巨大晶粒在细晶粒消耗时的异常长大过程。
4．烧结的推动力：粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能。P355 ★
5．烧结的特点：颗粒间接触面积扩大，颗粒聚集，颗粒中心距逼近，逐渐形成晶界，
气孔形状变化，体积缩小，从连同的气孔变成各自孤立的气孔并逐渐缩小，以致最后大
部分甚至全部气孔从胚体中排除。随着烧结温度的升高而逐渐推进。P353
6．固相反应开始温度常远低于反应物的熔点或系统低共熔点温度；此温度与反应物内
部开始呈现明显扩散作用的温度一致，称为泰曼温度，或烧结开始温度。
7．晶界在烧结中的作用：
①晶界是气孔（空位源）通向烧结体外地主要扩散通道
②晶界上溶质的偏聚可以延缓晶界的移动。溶质易在晶界上偏析，在胚体中加入少量溶质，可逆制晶界移动，使气孔在烧结的的始终都保持在晶界上，避免晶粒的不连续生长。
③晶界对扩散传质烧结过程是有利的。
课后问答题：
10．12影响烧结的因素有哪些？最易控制的因素有哪几个？P378 ★
答：1.原始粉料的粒度：细颗粒由于增加了烧结的推动力，缩短了原子扩散距离和提高
了颗粒在液相中的溶解度而导致烧结过程的加速。
2.烧结助剂：在固相烧结中加少量烧结助剂，可与主晶形成固溶体促进缺陷增加；在那
液相烧结中加入烧结助剂能改善液相的性质，因而能起到促进烧结的作用。
3.烧结温度与时间：高温短时间烧结是制造致密陶瓷材料的好方法。
4．气氛：根据材料的组成，烧结条件，外加剂种类和数量来选择合适的气氛有助于促
进烧结。
5.盐类的选择及其煅烧条件：在通常条件下，原始配料均以盐类形式加入，经加热后以氧化物形式发生烧结。用能够生成粒度小、晶格常数较大、微晶较小、结构松弛的MgO的原料盐来获得活性MgO，其烧结活性良好。
6.成型压力的影响：成型压力愈大，颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。
最易控制的因素有：烧结助剂、烧结温度与时间、盐类的选择及其煅烧条件。
10．16固相烧结与液相烧结有何异同点？液相烧结有哪些类型，各有何特点？
相同点：推动力（能量差）都是表面，烧结过程也是由颗粒重排、气孔填充、晶粒生长等阶段组成；
相异点：流动传质速率比扩散传质快，因而致密液相烧结的致密化速率高，从而使液相烧结在比固态烧结温度低得多的情况下获得致密的烧结体。
液相烧结的类型及其特点：
①黏性流动，当液相量较大，由于高温流体出现牛顿型流动而产生的传质。
②塑性流动，当胚体中液相含量很少时，高温下流动不能看成是纯牛顿型流动。
10．17试比较各种传质过程产生的原因、条件、特点和工艺控制要素。P357
1．蒸发－凝聚传质
产生原因：曲率半径差别产生?P
条件：颗粒足够小（压力显著），r <10μm 特点：烧结时颈部区域扩大，球的形状改变为椭圆，气孔形状改变，但球与球之间的中心距不变，也就是在这种传质过程中胚体不发生收缩。工艺控制要素：原料初始粒度R越小，烧结速率越大。烧结温度T越大，蒸汽压越大，促进烧结。另外，延长烧结时间不能显著促进烧结结果。
2．扩散传质：产生原因：空位浓度差。条件：有物质向气孔迁移，气孔作为空位源，空位进行反向迁移。颗粒点接触处的应力促使扩散传质中物质的定向迁移。特点：在宏观上表现为气孔率下降和胚体收缩。
工艺控制要素：①烧结时间，以扩散传质为主的传质手段，用延长时间来达到胚体致密化的目的是不妥当的。②原料的起始粒度：粒度要适当的小一点，因为小颗粒在同样的时间内致密化速率很高。③温度：温度升高，扩散系数明显增大，则必然加快烧结的进行。
3. 流动传质：产生原因：应力与变力。特点：整排原子沿着应力方向移动，流动并引起重排，致密化速率高。条件：黏性流动黏度小，塑性流动屈服值。影响因素：颗粒起始粒径、黏度和表面张力。影响因素：黏度和黏度随温度变化越小，粒径越小，烧结速率越大。
4溶解—沉淀传质：产生原因：由于颗粒接触点处（或小晶粒）在液相中的溶解度大于自由表面（或大晶粒）处的溶解度。这样就在两个对应部位上产生化学位梯度。化学位梯度使物质发生迁移，通过液相传递而导致晶粒生长和胚体致密化。条件：①显著数量的液相；
②固相在液相内有显著的可溶性；③液体润湿固相。特点：溶解—沉淀传质，同时又是晶粒生长。影响因素：致密化速率与温度，液相数量成正比，与粒度、黏度成反比。
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是( ) (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：( ) A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于( ) (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是( ) (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0 (D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S sys>0，则该变化过程自发 B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 C 仅从系统的?S sys，变化过程是否自发无法判断
8. 固态的NH4HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C f'：（） 和条件自由度 f'=1 B C=3，f'=2 A C=3， f'=2 D C=4，f'=3 C C=4， 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0 (C) ΔH=0 (D) ΔU=0 11. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是（）。 A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 C. 蓄电池和铜电极 D. CuSO4水溶液 12. 下面的说法符合热力学第一定律的是（） (A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时,其内能一定变化 (B) 在无功过程中, 内能变化等于过程热, 这表明内能增量不一定与热力学过程无关 (C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时, 系统所做的功与途径无关 (D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中, 其内能的变化值与过程完成的方式无关 13. 对于理想的水平液面，其值为零的表面物理量是（） (A) 表面能 (B) 比表面吉布斯函数 (C) 表面张力 (D) 附加压力 14. 实验测得浓度为0.200mol·dm-3的HAc溶液的电导率为0.07138S·m-1，该溶液的摩尔电导率Λm(HAc)为（） A. 0.3569S·m2·mol-1 B. 0.0003569S·m2·mol-1 C. 356.9S·m2·mol-1 D. 0.01428S·m2·mol-1 15. 某化学反应其反应物消耗7/8所需的时间是它消耗掉3/4所需的时间的1.5倍，则反应的级数为（） A. 零级反应 B. 一级反应 C. 二级反应 D. 三级反应
物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0
(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0
一 化学热力学基础 1-1 判断题 1、可逆的化学反应就是可逆过程。（×） 2、Q 和W 不是体系的性质，与过程有关，所以Q+W 也由过程决定。（×） 3、焓的定义式H=U+pV 是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。（×） 4、焓的增加量ΔH 等于该过程中体系从环境吸收的热量。（×） 5、一个绝热过程Q=0，但体系的ΔT 不一定为零。（√） 6、对于一个定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。（√） 7、某理想气体从始态经定温和定容两个过程达终态，这两个过程Q 、W 、ΔU 及ΔH 是相等 的。（×） 8、任何物质的熵值是不可能为负值或零的。（×） 9、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。（×） 10、不可逆过程的熵变是不可求的。（×） 11、任意过程中的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。（×） 12、在孤立体系中，一自发过程由A B,但体系永远回不到原来状态。（√） 13、绝热过程Q=0，而T Q dS δ=,所以dS=0。（×） 14、可以用一过程的熵变与热温商的大小关系判断其自发性。（√） 15、绝热过程Q=0，而ΔH=Q ，因此ΔH=0。（×） 16、按克劳修斯不等式，热是不可能从低温热源传给高温热源的。（×） 17、在一绝热体系中，水向真空蒸发为水蒸气（以水和水蒸气为体系），该过程W>0，ΔU>0。 （×） 18、体系经过一不可逆循环过程，其体S ?>0。（×） 19、对于气态物质，C p -C V =nR 。（×） 20、在一绝热体系中有一隔板，两边分别是空气和真空，抽去隔板，空气向真空膨胀，此时 Q=0，所以ΔS=0。（×） 21、高温物体所含的热量比低温物体的多，因此热从高温物体自动流向低温物体。（×） 22、处于两相平衡的1molH 2O （l ）和1molH 2O （g ），由于两相物质的温度和压力相等，因此 在相变过程中ΔU=0，ΔH=0。（×） 23、在标准压力下加热某物质，温度由T 1上升到T 2，则该物质吸收的热量为?=2 1T T p dT C Q ， 在此条件下应存在ΔH=Q 的关系。（√） 24、带有绝热活塞（无摩擦、无质量）的一个绝热气缸装有理想气体，壁有电炉丝，将电阻 丝通电后，气体慢慢膨胀。因为是一个恒压过程Q p =ΔH ，又因为是绝热体系Q p =0，所以ΔH=0。 （×） 25、体系从状态I 变化到状态Ⅱ，若ΔT=0，则Q=0，无热量交换。（×） 26、公式Vdp SdT dG +-=只适用于可逆过程。 （ × ） 27、某一体系达到平衡时，熵最大，自由能最小。 （ × ）
期末复习《物理化学》学习辅导材料之一 热力学 一、判断题： 1、在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变， CO2的热力学能和焓也 不变。 ( ) 2、25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。（） 3、稳定态单质的Δf H mΘ(800K)=0 。 ( ) 4、d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。 ( ) 5、系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。（） 6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。（） 7、隔离系统的热力学能是守恒的。（） 8、隔离系统的熵是守恒的。（） 9、一定量理想气体的熵只是温度的函数。（） 10、绝热过程都是定熵过程。（） 11、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（） 12、系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达 不到此终态。（） 13、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。（） 14、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。（） 15、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W G和G<0， 则此状态变化一定能发生。（） 16、绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。（） 17、临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。 ( ) 18、可逆的化学反应就是可逆过程。 ( ) 19、Q和W不是体系的性质，与过程有关，所以Q + W也由过程决定。 ( ) 20、焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。( ) 21、焓的增加量?H等于该过程中体系从环境吸收的热量。 ( ) 22、一个绝热过程Q = 0，但体系的?T不一定为零。 ( ) 23、对于一定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。 ( ) 24、某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态，这两过程的Q、W、?U及?H是相等的。 ( ) 25、任何物质的熵值是不可能为负值和零的。 ( ) 26、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。 ( ) 27、不可逆过程的熵变是不可求的。 ( ) 28、某一过程的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。 ( ) 29、在孤立体系中，一自发过程由A→B，但体系永远回不到原来状态。 ( ) 30、绝热过程Q = 0，即，所以d S = 0。 ( )
四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压 和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的 变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变 答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的 物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试 判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所 以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3． 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。 有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为 （ ） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定 答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界 区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力， 都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点 空隙，这时水的饱和蒸汽压 （ ） （A ）等于零 （B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了， 其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。
第二章 热力学第一定律 一、填空题 1. ()0T dH dV =，说明焓只能是温度的函数，与_______________________无关。 2. 理想气体经过节流膨胀后，焓____（升高，降低，不变）。 3. 1molH 2（g ）的燃烧焓等于1mol_______的生成焓。 4. 物理量Q 、T 、V 、W ，其中属于状态函数的是 ；与过程有关的量是 ；状态函数中属于广度量的是 ；属于强度量的是 。 5. V Q U =?的应用条件是 。 6. 焦耳汤姆逊系数J-T μ= ，J-T 0μ>表示节流膨胀后温度 节流膨胀前温度。 答案： 1. 体积、压强 2. 不变 3. T 、V ；Q 、W ； V ；T 4. H 2O 5. 封闭系统；0dV =；'0W = 6. ()H T p ?，低于 二、判断和改错 1. 内能是状态的单质函数，所以两个状态相同时，其内能值必然相同。 2. 利用氧弹式量热容器测量萘的燃烧热，这个实验过程是绝热定容过程。 3. 101325PA ．，100℃1mol 液态水经定温蒸发成水蒸气（若水蒸气可视为理想气体），因温度不变，所以ΔU =0，ΔH =0。 4. nmol 理想气体从同一始态出发，分别经一定温可逆膨胀过程和一绝热自由膨胀过程，其终态温度必定不同。 5. 水可以在定温定压条件下电解形成氧气和氢气，此过程中=p H Q ?。
6. 当热量由系统传给环境时，系统的内能必定减少。 7. 一定量的气体，从始态A 变化到终态B ，系统吸收100J 的热量，对外作功200J ，这 不符合热力学第一定律。 8. 系统的状态一定，所有状态函数值一定，状态改变，所有状态函数值必定改变。 9. =p H Q ?，因为H 是状态函数，所以p Q 也是状态函数。 10. 在一绝热刚性容器中进行一放热反应，则=0H U ??=。 11. 水的标准生成热也就是H 2（g ）的标准燃烧热。 12. 1mol 苯在298K 时置于弹式量热容器中完全燃烧，生成CO 2（g ）和H 2O （l ），同时 放热3264KJ ，则其定压燃烧热p Q 为-3268KJ 。 13. 因焓是温度与压力的函数H =f （T ，P ），则p T H H dH dT dp T p ??????=+ ? ???????，在正常相变时，d T =0，d P =0，故此过程ΔH =0。 14. 一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 15. 若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。 答案： 1. √； 2. √； 3. ×；这是可逆相变过程，系统ΔU ＞0，ΔH ＞0。 4. ×；终态温度相同。 5. ×；此过程消耗了电功W'≠0，∴ΔH≠QP 。 6. ×；不一定，要看系统与环境间功的传递多少. 7. ×；ΔU=Q -W ，这时系统内能降低100J 。 8. ×；系统状态改变，状态函数值不一定都改变。 9. ×；Q 是与过程有关的量，只有当W'=0，定压过程时Q P =ΔH 。 10. ×；∵Q=0，ΔV=0，W=0∴ΔU=0，但ΔH=ΔU+Δ（PV ）≠0。 11. √； 12. ； 13. ×；此公式不适用于相变过程。 14. ×；无限小过程不是可逆过程的充分条件。
浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做） 姓名： 邱海潇 学 号： 712124222021 年级： 2012秋 学习中心： 台州电大 ————————————————————————————— 第一章 热力学第一定律 一、填空题 1. △U=Q+W 适用于宏观上静止且无外力场存在的封闭系统。 2. △H=Q P 的适用条件是封闭系统在非体积功为0且等压。 3. 系统的性质分为广度性质和_强度性质___。 4. 水（101325Pa ，273.15K ）在等温等压下凝结成冰（101325Pa ，273.15K ）过程的W 小于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。 二、简答题 1. 什么是系统？什么是环境？ 答：将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为系统；系统之外与系统密切相关的部分称为环境。 2. 什么是热力学第一定律？ 答：将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第一定律。 三、计算题 1. 1 mol 单原子理想气体在298K 时，分别按下列三种方式从15.00dm 3 膨胀到40.00 dm 3 ： （1）自由膨胀； 解：（1）自由膨胀过程，0)(0)(1212e ＝＝＝V V V V p W -?-- 因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以： ΔU =ΔH =f (T )＝0 0=-?=W U Q （2）等温可逆膨胀
解：因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，所以等温过程 ΔU=ΔH=0 W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430J Q=-w=2430J （3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。 分别求上述三种过程的Q、W、ΔU和ΔH。 ΔU=ΔH=0 P=nRT/V=(1×8.314×298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94 × (40-15) =-1548.5J Q=-w=1548.5J 2.已知298.2K时，NaCl(s)、H2SO4(l)、Na2SO4 (s)和HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、 -811.3、-1383和-92.3 kJ·mol-1，求下列反应 2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) 在298.2K时的△r H m?。 解：2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) △r H m?=（∑H）产物-（∑H）反应物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol 第二章热力学第二定律 一、单选题 1.反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g)的△r S m? C 。 A．大于零 B．小于零 C．等于零 D．不确定 二、填空题 1.热力学第二定律主要是解决了过程方向限度问题。 2.水和乙醇混合过程的ΔS大于零（填“小于”、“大于”或“等于”）。 3.理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和绝热可逆压缩所 组成。 4.吉布斯能判据的适用条件是封闭系统等温等压和非体积功为零。 5.合成氨反应的ΔS小于零（填“小于”、“大于”或“等于”）。 三、简答题 1.什么是热力学第二定律？ 答：热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变化，是不可能的。
第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系 解：对于理想气体，pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（÷）=小时 1-3 0℃、的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为。充以4℃水之后，总质量为。若改用充以25℃、的某碳氢化合物气体，则总质量为。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其
同济医科大学药学院物理化学题库 一、热力学 (三) 填空题 1. 1. (dH/dV)T=0, 说明焓只能是温度的函数，与_______________________ 无关。 2. 2. 热力学第二定律可表达为：“功可全部变为热，但热不能全部变为功 而_________________________ 。 3. 在一定的温度及压力下，溶液中任一组分在任意浓度范围均遵守拉乌尔定律的溶液称为___________________________________________________ 。 4. 用ΔG≤0判断过程的方向和限度的条件是 ______________________________ 。 5. 当某气体的压缩因子z<1时,说明理想气体比此真实气体__难于___压缩(易于,难于) 6. 试写出范德华方程________ 7. 临界温度使气体可以液化的_最高____温度(最高,最低) 8. 理想气体经过节流膨胀后,热力学能_不变___(升高,降低,不变) 9. 热力学第三定律的表述为____. 0K时纯物质完美晶体的熵等于零______ 10. 写出热力学基本方程dG=________.–SdT+VdP __
11. G判据:ΔG≤0的适用条件__________ 12. 吉布斯-杜亥姆方程的表达式为___________ 13. 1mol H2(g)的燃烧焓等于1mol_______的生成焓 14. 理想气体绝热向真空膨胀,体积由V1变到V2,其ΔS=______ nRln(V2/V1) ____ 15. 恒温恒压可逆相变,哪一个状态函数为0___ΔG _____ 16. 卡诺热机在T1=600K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作,其热机效率η=________ 17. 高温热源温度T1=600K,低温热源温度T2=300K.今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源,此过程ΔS=_____ 200 J·K-1___ 18. 25°C时,10g某溶质溶于1dm3溶剂中,测出该溶液的渗透压Π=0.4000kpa.该溶质的相对分子质量为________ 19. 1 mol理想气体由298K,100kpa作等温可逆膨胀,若过程ΔG= -2983J,则终态压力为___ kpa ___ 20. 25°C时,0.5mol A与0.5molB形成理想液态混合物,则混合过程的ΔS=________ 21. 在某一温度下,将碘溶于CCl4中,当碘的摩尔分数x(I2)在0.01~0.04范围内时,此溶液符合稀溶液规律.今测得平衡时气相中碘的蒸气压与液相中碘的摩尔分数之间的两组数据如下:
第二章热力学第一定律 1．热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于 (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 答案：D 2．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是 (A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义 (C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量 (D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消 答案：B 3．关于焓的性质, 下列说法中正确的是 (A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 (C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关 答案：D。因焓是状态函数。 4．涉及焓的下列说法中正确的是 (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 答案：D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0 则ΔH＜ΔU。 5．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数 (A) 理想溶液 (B) 稀溶液 (C) 所有气体 (D) 理想气体 答案：D 6．与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是 (A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量 (D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值 答案：A。按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。 7．dU=CvdT 及dUm=Cv,mdT 适用的条件完整地说应当是 (A) 等容过程 (B)无化学反应和相变的等容过程 (C) 组成不变的均相系统的等容过程 (D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能 只与温度有关的非等容过程 答案：D 8．下列过程中, 系统内能变化不为零的是 (A) 不可逆循环过程 (B) 可逆循环过程 (C) 两种理想气体的混合过程 (D) 纯液体的真空蒸发过程 答案：D。因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。另外，向真 空蒸发是不做功的，W＝0，故由热力学第一定律ΔU＝Q＋W 得ΔU＝Q，蒸发过程需吸热Q＞0，
第一章 化学热力学基础 姓名：刘绍成 学号 ：120103208026 金材10-1-16-34 P 82(1-1) 10 mol 理想气体由25℃，1.00MPa 。设过程为：（i ）向真空膨胀；（ii ）对抗恒外压0.100MPa 膨胀。分别计算以上各过程的 (i) 外(ii) （ii ）P 1V 11=24.777m 3; 因为是恒温过程，故 V 2=21 P P V 1=6 6 101.0101777.24???=247.77m 3 W=-?2 1 v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-22.2995J 小结：此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法，所用公式有：PV=nRT; T PV =常数；W=-?2 1 v v Pdv 等公式。 P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ，1dm 3的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（I ）定温膨胀到3 dm 3；（II ）定容升温使压力升到0.2MPa ；（III ）保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。（i ）在p-v 图上表示出该循环全过程；（ii ）计算各步及整个循环过程的Wv 、Q ，ΔU ，及ΔH 。已知双原子分子理想气体C p,m =27R 。 解：
dT=0 dV=0 dP=0 P 1V 1=nRT 1 n=1 11RT V P = 473 3145.8101102.03 6????-mol=0.0509mol, P 1V 1=P 2V 2 ∴P 2=21V V P 1=3 1×0.2×106=0.067MPa, T 2= 2 1 P P T 1= 63 1 6102.0102.0???×473K=1419K. (i) 恒温膨胀A B △U i =0，△H i =0. W i =-?2 1 v v Pdv =-nRTln 12 v v =-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J. ∴Q i =-W=219.92J. (ii) 等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii =0, Q ii =△U ii =nC V,m △T=n(C p,m -R)(T 2-T 1)=0.0509×(2 7 -1)×8.3145× (1419-473)=1000.89J; △ H ii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J. T 1=473k P 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A T 1=473k P 2= V 2=3dm 3 B T 2= P 1=0.2MPa V 2=3dm 3 C T 1=473k P 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A
物理化学概念辨析题解 物理化学教研组
热力学第一定律 一、选择题 1. 在100 ℃，101325 Pa下，1mol水全部向真空容器气化为100 ℃，101325 Pa 的蒸气，则该过程( ) (A) ΔG<0,不可逆(B) ΔG=0,不可逆 (C) ΔG=0,可逆(D) ΔG>0,不可逆 2. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是：( ) (A)绝热箱中所有物质(B) 两个铜电极 (C) 蓄电池和铜电极(D) CuSO4水溶液 3. 体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：( ) (A) T，p，V，Q (B) m，V m，C p，?V (C)T，p，V，n(D) T，p，U，W 4. 理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀所做的体积功：( ) (A) W > 0 (B) W = 0 (C) W < 0 (D) 无法计算 5. 在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么：( ) (A) Q > 0，W > 0，?U > 0 (B) Q = 0，W = 0，?U < 0 (C) Q = 0，W = 0，?U = 0 (D) Q < 0，W > 0，?U < 0 6. 对于封闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定值：( ) (A)Q (B) Q + W (C) W (当Q = 0时) (D) Q (当W = 0时) 7. 下述说法中，哪一种不正确：( )
(A)焓是体系能与环境进行交换的能量 (B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 (C) 焓是体系状态函数 (D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等 8. 某高压容器中盛有的气体可能是O2、Ar、CO2、NH3中一种，在298 K时由 5 dm3 绝热可逆膨胀到 6 dm3，温度降低21 K，则容器中的气体是：( ) (A) O2 (B) CO2 (C) NH3 (D) Ar 9. 下述说法中，哪一种正确：( ) (A)热容C不是状态函数 (B) 热容C与途径无关 (C) 恒压热容C p不是状态函数 (D) 恒容热容C V不是状态函数 10. 热力学第一定律仅适用于什么途径：( ) (A)同一过程的任何途径 (B) 同一过程的可逆途径 (C) 同一过程的不可逆途径 (D) 不同过程的任何途径 11. 1 mol H2(为理想气体)由始态298 K、p被绝热可逆地压缩5 dm3，那么终态温度T2 与内能变化?U分别是：( ) (A) 562K，0 kJ (B) 275K，-5.49 kJ (C) 275K，5.49 kJ (D) 562K，5.49 kJ 12. n mol理想气体由同一始态出发，分别经(1)等温可逆；(2)绝热可逆两个过程压缩到达相同压力的终态，以H1和H2分别表示(1)和(2)过程终态的焓值，则： ( ) (A) H1 > H2(B)H1 < H2 (C) H1 = H2 (D) 上述三者都对 13. 如图，A→B和A→C均为理想气体变化过程，若B、C在同一条绝热线上，那么?U AB与?U AC的关系是：( ) (A)?U AB > ?U AC (B) ?U AB < ?U AC
Chap 11、Semiconductors 11.1 (a) For a semiconductor, show that np product obtained from Eq.(11.27) is proportional to exp(-βE g ) and thus is independent of the position of the chemical potential μ in the bandgap. Eq.(11.27): (b) The law of mass action in semiconductors for reaction creating pairs of electrons and holes [e.g., Eq.(11.28)] has the form n(T)P(T)∝exp(-βE g ). Explain the significance of this law. (Hint: The law of mass action is described in Section 4.6) Eq.(11.28): (c) Evaluate the np product at T=300K for Si with E g =1.11ev and m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m. 11.2 Using Eq.(11.30) and m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m for Si, calculate the change in the position of the chemical potential μ in the energy gap of intrinsic Si between T=0 and 300K. Eq.(11.30): 11.3 Calculate the values of N c and N v as defined in Eq.(11.27) for Si at T=300K. The appropriate of density-of-states effective masses for Si are m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m. 11.4 Consider a semiconductor with a bulk energy gap E g =1.5ev and g E v c i i e T N T N T p T n β-=)()()()()()(2/32)()2(2)()(μβμβπ----*===c c E c E B eds i e T N e T k T n T n m )()(2/32)()2(2)()(v v E v E B h ds i e T N e T k T p T p m ----*===μβμβπ ** +=eds hds B g m m T k E T ln 432)(μ
热力学第一定律练习题 一、判断题：1．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。4．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。5．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。7．因Q P= ΔH，Q V= ΔU，所以Q P与Q V都是状态函数。8．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。10．在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。12．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH= ∑C P,m d T。13．因焓是温度、压力的函数，即H= f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。16．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。18．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。20．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。28．对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程，W R= ΔU= n C V,mΔT，W Ir= ΔU= n C V,mΔT，所以W R= W Ir。 1．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH= 0。4．错，理想气体的U = f(T)，U与T不是独立变量。5．错，绝热压缩温度升高；理想气体恒温可逆膨胀，吸热。7．错，Q V、Q p是状态变化的量、不是由状态决定的量。8．错，(1)未说明该过程的W'是否为零；(2)若W' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变。10．错，这不是理想气体的单纯pVT 变化。12．错，在升温过程中有相变化。13．错，H = f(T,p)只对组成不变的均相封闭系统成立。16．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。18．对。 20．错，一般的非理想气体的热力学能不仅只是温度的函数。28．错，两个过程的ΔT不同。 二、单选题：2．体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：(A) T，p，V，Q ； (B) m，V m，C p，?V；(C) T，p，V，n； (D) T，p，U，W。 8．下述说法中，哪一种不正确： (A)焓是体系能与环境进行交换的能量；(B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量；(C) 焓是体系状态函数；(D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等。 12．下述说法中，哪一种正确：(A)热容C不是状态函数； (B)热容C与途径无关； (C)恒压热容C p不是状态函数； (D) 恒容热容C V不是状态函数。 18．1 mol H2(为理气)由始态298K、p被绝热可逆地压缩5dm3，那么终态温度T2 与内能变化?U分别是：(A)562K，0 kJ ； (B)275K，-5.49 kJ ；(C)275K，5.49kJ ；(D) 562K，5.49 kJ 。 21．理想气体从同一始态（p1,V1,T1）出发分别经恒温可逆压缩(T)、绝热可逆压缩(i)到终态体积为V2时，环境对体系所做功的绝对值比较：(A) W T > W i；(B)W T < W i；(C) W T = W i； (D) 无确定关系。 热力学第二定律练习题 一、判断题：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0。5．为计算绝热不可逆过程的熵变，可在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者为零？⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程；⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；⑸ 0℃、p 时，水结成冰的相变过程；⑹理想气体卡诺循环。1．对。 4 正确。5．错，系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。6 错，环境的熵变应加在一起考虑。 8．错。14．错。未计算环境的熵变；15．错，条件 16．错，必须在等温等压，W’= 0的条件下才有此结论。24．(1) ΔU = ΔH = 0；(2) ΔH = 0； (3) ΔS = 0； (4) ΔU = 0；(5) ΔG = 0；6) ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都为 0。 二、单选题： 2．可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车： (A) 跑的最快；(B)跑的最慢； (C) 夏天跑的快； (D) 冬天跑的快。 12．2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其?S(J·K-1)为： (A) -5.76 ； (B) 331 ； (C) 5.76 ； (D) 11.52 。 13．如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是： (A) 图⑴； (B) 图⑵；(C)图⑶； (D) 图⑷。
第一章几何结晶学基础 1-1.晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。 1-2.参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方 四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。 1-3.参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六 方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称 轴重或晶棱方向平行？ 1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶 面的主要晶面符号。 1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。两个对称面相互成 1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群？ 1-6.由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组 合成什么点群？试在面心立方格子中画出菱面体格子 1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。 1-8.作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。 1-9.在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位臵。 1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一 定周期性重复排列而成 , 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的 点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位臵，因此也称为晶体结构中的 等同点位臵。行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的 方向就是一个行列方向。面网结点在平面上的分布构成面网。空间格子中，不 在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。平行六面体空间格子中的最 小单位。它由六个两两平行且大小相等的面组成。 晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格 子构造。晶体的基本性质主要包括以下五点： 1 ） . 自限性（自范性），指晶体在适当条件下自发形成封闭几何多面体的性 质。晶体的的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。暴露在空间的晶体外表，如晶面、晶棱与角顶分别对应其晶体空间格子中的某一个面网、行列和结点。 2 ） . 结晶均一性，指同一晶体的各个不同部分具有相同的性质。因为以晶体 的格子构造特点衡量，晶体不同部分质点分布规律相同，决定了晶体的均一性。 3 ） . 对称性，指晶体中的相同部分在不同方向上或不同位臵上可以有规律地 重复出现。这些相同部位可以是晶面、晶棱或角顶。晶体宏观上的对称性反映了 其微观格子构造的几何特征。